Sự phát triển của bệnh thường chịu ảnh hưởng từ yếu tố di truyền, trong đó mức độ biểu hiện của gen “cao hay thấp” đều có thể tác động đến nguy cơ mắc bệnh. Mặc dù những tiến bộ trong công nghệ và giải trình tự đã mang lại hiểu biết sâu hơn về cấu trúc, vị trí và chức năng gen, các nghiên cứu di truyền học truyền thống vẫn thường không xác định được mối liên hệ giữa biến thể di truyền và thay đổi thực sự trong biểu hiện gen, đặc biệt ở các loại tế bào não hiếm hoặc đặc thù. Một công cụ mới được phát triển nhằm giải quyết vấn đề này.

Một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học tại Trường Y Penn State - Hoa Kỳ dẫn dắt đã phát triển một phương pháp mới giúp cải thiện đáng kể khả năng lập bản đồ các biến thể di truyền thúc đẩy bệnh, đặc biệt là các bệnh thoái hóa thần kinh. Thay vì phân tích tác động di truyền theo từng nhóm tế bào phân loại riêng biệt, nhóm nghiên cứu mô hình hóa các tác động được chia sẻ giữa bảy loại tế bào não khác nhau.

Cách tiếp cận mới, cho thấy hiệu quả vượt trội so với các phương pháp hiện tại, xác định nhiều hơn khoảng 75% số gen quan tâm. Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện các gen mới liên quan đến nguy cơ bệnh Alzheimer và xơ cứng teo cơ một bên (ALS), cũng như các mục tiêu điều trị tiềm năng-một số đã có thuốc triển vọng hiện có. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications. 

Phó giáo sư Bibo Jiang cho biết: “Hiện nay có rất nhiều nỗ lực tập trung vào việc tạo dữ liệu, nhưng phân tích dữ liệu lại chưa tương xứng. Vẫn còn rất nhiều thông tin có thể khai thác từ các bộ dữ liệu hiện hữu, và nghiên cứu của chúng tôi nhằm giúp ‘tiêu hóa’ tốt hơn lượng thông tin này. Phương pháp này có tiềm năng mở ra một mô hình mới trong hiểu biết về bệnh lý thần kinh”. 

 

Công trình của nhóm nghiên cứu tập trung vào việc hiểu cách gen tác động đến nguy cơ bệnh. Chẳng hạn, các gen như APOE có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh Alzheimer từ ba đến chín lần. Viêm thần kinh cũng có vai trò trong quá trình này, mà theo Jiang, các tế bào chuyên biệt trong não như vi tế bào thần kinh đệm (microglia) là tế bào miễn dịch của não, có thể góp phần.

Các nhà khoa học thường sử dụng nghiên cứu tương quan toàn bộ nhiễm sắc thể (GWAS) để xác định các vùng bộ gen liên quan đến bệnh. Tuy nhiên, GWAS thường dựa vào mẫu mô tổng hợp, nơi nhiều loại tế bào được trộn lẫn với nhau. Để khắc phục hạn chế này, họ sử dụng dữ liệu đơn bào nhưng cỡ mẫu thường nhỏ, đặc biệt đối với các loại tế bào hiếm như microglia.

Dajiang Liu giải thích: “Để hiểu rõ hơn về nguy cơ di truyền trong từng loại tế bào não, cần chiến lược phân tích tốt hơn. Chúng ta không thể thay đổi tỷ lệ tế bào hiếm, hiếm vẫn là hiếm nhưng các loại tế bào hiếm thường chia sẻ nhiều tác động di truyền với các tế bào phổ biến hơn. Nếu xác định chính xác điểm chung và điểm khác biệt này, chúng ta sẽ hiểu rõ hơn vai trò của những tế bào hiếm như microglia trong nguy cơ bệnh”. 

Từ đó, nhóm nghiên cứu phát triển phương pháp mới đặt tên là BASIC (Bulk And Single cell eQTL Integration across Cell states), kết hợp cả dữ liệu mô tổng hợp và đơn bào. Phương pháp này giúp xác định các tổ hợp gen có biểu hiện tạo ra tác động tương tự ở nhiều loại tế bào, cũng như các tác động đặc thù cho từng loại.

Dajiang Liu nói:“Những gen quan trọng đối với sự sống thường có tác động chung ở nhiều loại tế bào. Nếu gen đó thiết yếu, nhiều tế bào khác nhau sẽ cùng biểu hiện nó. Nhờ sự kết hợp này, chúng tôi có thể phân tích mạnh mẽ hơn các gen liên quan đến nguy cơ bệnh và cách chúng được điều hòa trong tế bào não”. 

So với phương pháp truyền thống, BASlC giúp xác định nhiều hơn khoảng 75% số gen liên quan đến nguy cơ bệnh tương đương tăng cỡ mẫu gần 77%. Khi áp dụng để phân tích 12 bệnh liên quan đến não như Alzheimer, ALS và nghiện, nhóm nghiên cứu xác định chính xác mục tiêu di truyền cao hơn 53% so với dữ liệu đơn bào và 111% so với phân tích mô tổng hợp. Họ cũng phát hiện các gen mới liên quan đến bệnh thoái hóa thần kinh vốn bị bỏ sót bởi các phương pháp truyền thống. Dựa trên các kết quả này, nhóm đã xác định được một số hợp chất thuốc có khả năng đảo ngược kiểu biểu hiện gen đi kèm bệnh, chẳng hạn như alfacalcidol-một dạng vitamin D tổng hợp, cho bệnh tâm thần phân liệt, và cabergoline, thường dùng điều trị tăng prolactin cho bệnh Alzheimer.

Đây là thuốc đã được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê duyệt, đảm bảo độ an toàn cho các chỉ định khác, và có thể được tái sử dụng trong tương lai. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cho biết cần thêm nhiều nghiên cứu để hiểu đầy đủ ý nghĩa của các phát hiện này.

Đ.T.V (NASTIS), theo https://medicalxpress.com/, 1/2026